Influence of the average surface ro

Influence of the average surface roughness on the formation of superhydrophobic polymer surfaces through spin-coating with
hydrophobic fumed silica


Formation of superhydrophobic polymer surfaces were investigated through successive spin-coating of
hydrophobic fumed silica dispersed in an organic solvent onto polymer films. Two different polymers, a
hydrophobic segmented silicone-urea copolymer (TPSC) and hydrophilic poly(methyl methacrylate)
(PMMA) were used as model substrates. Influence of the polymer type and structure, silica concentration
and the number of silica layers applied on the topography, average roughness and the wetting behavior
of the surfaces were determined. Polymer surfaces obtained were characterized by scanning electron
microscopy, white light interferometry, atomic force microscopy and advancing and receding water
contact angle measurements. It was possible to obtain superhydrophobic surfaces displaying hierarchical
micro/nano features both for TPSC and PMMA. A close correlation was observed between the number of
silica layers applied and average surface roughness obtained. It was demonstrated that an average surface
roughness value of 125e150 nmwas necessary for the formation of superhydrophobic surfaces, both
for TPSC and PMMA. Chemical structure and nature of the polymeric substrate seem to play a significant
role on the topography and average roughness of the silica coated surfaces formed. Superhydrophobic
surfaces displayed static and advancing water contact angles well above 150
and fairly small contact
angle hysteresis.





Preparation and characterization of superhydrophobic polymer
surfaces have received widespread attention during the last 15
years. This led to the development of a large number of methods
and processes for their preparation, which included electrospinning,
etching, microphase separation, spraying, solegel synthesis
and various other techniques [16,20]. Unfortunately, most of
these techniques are substrate specific and usually involve fairly
tedious processes. In this study a simple method, which is based on
successive spin-coating of a hydrophobic fumed silica dispersion in
an organic solvent onto a silicone-urea (TPSC) copolymer or poly(methyl methacrylate) (PMMA) film surface has been
described for the preparation of superhydrophobic polymer surfaces.
SEM studies have shown the formation of surface topographies
with hierarchical micro-nano features both for TPSC and
PMMA samples, which is reported to be critical in obtaining
superhydrophobic behavior [16,49,57,58]. Average surface roughness
values have been shown to increase from about 10 nm for the
uncoated base film to greater than 300 nm as a function of the
number of silica layers applied, using White Light Interferometry
and Atomic Force Microscopy measurements. TPSC and PMMA
surfaces displayed superhydrophobic behavior with static water
contact angles well above 150
and contact angle hysteresis values
below 10
when the average surface roughness values reach around
125e150 nm.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

อิทธิพลของความหยาบผิวที่เฉลี่ยการก่อตัวของพอลิเมอร์ superhydrophobic ผิวผ่านหมุนเคลือบด้วยซิลิก้า fumed hydrophobicก่อตัวของพื้นผิวของพอลิเมอร์ superhydrophobic ถูกสอบสวนผ่านหมุนเคลือบต่อเนื่องของซิลิก้า fumed hydrophobic กระจายในตัวทำละลายอินทรีย์การลงบนฟิล์มพอลิเมอร์ โพลิเมอร์อื่นสอง การโคพอลิเมอร์แบ่งเป็นส่วน ๆ hydrophobic urea ซิลิโคน (TPSC) และโพลี hydrophilic (กลุ่ม methyl)(PMMA) ถูกใช้เป็นพื้นผิวแบบจำลอง อิทธิพลของพอลิเมอร์ชนิด และโครงสร้าง ความเข้มข้นของซิลิก้าของชั้นซิลิก้าที่ใช้ในภูมิประเทศ ความหยาบเฉลี่ย และลักษณะการทำงานที่เปียกของพื้นผิวที่กำหนด พื้นผิวของพอลิเมอร์ที่ได้รับมีลักษณะ โดยอิเล็กตรอนสแกนmicroscopy และเลื่อนเหตุน้ำบังคับ microscopy ขาวแสง interferometry อะตอมติดต่อวัดมุม ก็สามารถรับผิว superhydrophobic แสดงลำดับชั้นไมโคร/นาโนคุณลักษณะทั้ง TPSC และ PMMA มีสังเกตความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างจำนวนซิลิกาชั้นเฉลี่ย และใช้พื้นผิวความหยาบได้ มันได้แสดงให้เห็นว่าที่ผิวมีค่าเฉลี่ยค่าความหยาบของ nmwas 125e150 ที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของพื้นผิว superhydrophobic ทั้งสองTPSC และ PMMA โครงสร้างทางเคมีและลักษณะของพื้นผิวชนิดที่ดูเหมือนจะ เล่นเป็นสำคัญบทบาทบนภูมิประเทศและเฉลี่ยความหยาบของซิลิก้าการเคลือบพื้นผิวที่เกิดขึ้น Superhydrophobicแสดงพื้นผิวคงเลื่อนน้ำติดต่อมุมดีเหนือติดต่อ 150 และค่อนข้างเล็กมุมสัมผัสการเตรียมและสมบัติของพอลิเมอร์ superhydrophobicผิวได้รับความสนใจอย่างแพร่หลายในระหว่าง 15 ล่าสุดปี นี้นำไปสู่การพัฒนาของจำนวนวิธีและกระบวนการสำหรับการเตรียมการ การรวมเส้นใยนาโนการแกะสลัก การแยก microphase พ่น การสังเคราะห์ solegelและหลายเทคนิค [16,20] อับ ส่วนใหญ่เทคนิคเหล่านี้มีเฉพาะพื้นผิว และมักจะเกี่ยวข้องกับธรรมขั้นตอนที่น่าเบื่อ ในการศึกษานี้เป็นวิธีที่ง่าย ที่อยู่ต่อเคลือบการหมุนของซิลิก้า fumed hydrophobic กระจายตัวในเป็นตัวทำละลายอินทรีย์บนโคพอลิเมอร์ซิลิโคนยูเรีย (TPSC) หรือ poly(methyl methacrylate) (PMMA) พื้นผิวฟิล์มได้อธิบายการเตรียมพื้นผิวของพอลิเมอร์ superhydrophobicSEM ศึกษาแสดงให้เห็นการก่อตัวของผิว topographiesด้วยนาโนไมโครลำดับมีทั้ง TPSC และตัวอย่าง PMMA ซึ่งรายงานว่า สำคัญในการรับsuperhydrophobic พฤติกรรม [16,49,57,58] ความหยาบผิวเฉลี่ยมีการแสดงค่าเพิ่มขึ้นจากประมาณ 10 nm สำหรับการฟิล์มเคลือบฐานไปมากกว่า 300 nm เป็นฟังก์ชันของการจำนวนของชั้นซิลิก้าที่ใช้ ที่ใช้ Interferometry แสงขาวและวัด Microscopy แรงอะตอม TPSC และ PMMAพื้นผิวแสดงพฤติกรรม superhydrophobic คงน้ำcontact angles well above 150
and contact angle hysteresis valuesbelow 10
when the average surface roughness values reach around125e150 nm.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

อิทธิพลของพื้นผิวที่ขรุขระเฉลี่ยในการก่อตัวของพื้นผิวโพลีเมอ superhydrophobic
ผ่านสปินเคลือบที่มีซิลิกาfumed ชอบน้ำการก่อตัวของพื้นผิวโพลีเมอsuperhydrophobic ถูกตรวจสอบผ่านการหมุนเคลือบเนื่องของซิลิกาfumed ชอบน้ำกระจายตัวในตัวทำละลายอินทรีย์บนฟิล์มพอลิเมอ สองโพลิเมอร์ที่แตกต่างกันน้ำลิเมอร์ยูเรียซิลิโคนแบ่ง (TPSC) และโพลี hydrophilic (อีพ๊อกซี่) (PMMA) ถูกนำมาใช้เป็นสารตั้งต้นรูปแบบ อิทธิพลของชนิดพอลิเมอและโครงสร้างความเข้มข้นของซิลิกาและจำนวนชั้นซิลิกานำมาใช้ในภูมิประเทศที่ขรุขระเฉลี่ยและพฤติกรรมที่เปียกของพื้นผิวได้รับการพิจารณา พื้นผิวโพลีเมอได้โดดเด่นโดยการสแกนอิเล็กตรอนกล้องจุลทรรศน์, อินเตอร์เฟอแสงสีขาวกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมและความก้าวหน้าและถอยน้ำการวัดมุมสัมผัส มันเป็นไปได้ที่จะได้รับการแสดงพื้นผิว superhydrophobic ลำดับชั้นไมโคร / นาโนมีทั้ง TPSC และ PMMA ความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดพบว่าระหว่างจำนวนของชั้นซิลิกานำไปใช้และพื้นผิวที่ขรุขระเฉลี่ยที่ได้รับ มันก็แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวเฉลี่ยค่าความหยาบกร้านของ 125e150 nmwas ที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของพื้นผิว superhydrophobic ทั้งสำหรับTPSC และ PMMA โครงสร้างทางเคมีและลักษณะของพื้นผิวพอลิเมอดูเหมือนจะเล่นอย่างมีนัยสำคัญบทบาทในภูมิประเทศและความขรุขระเฉลี่ยของพื้นผิวเคลือบซิลิกาที่เกิดขึ้น superhydrophobic พื้นผิวแบบคงที่และแสดงความก้าวหน้ามุมติดต่อน้ำดีกว่า 150? และติดต่อค่อนข้างเล็กhysteresis มุม. เตรียมและลักษณะของพอลิเมอ superhydrophobic พื้นผิวที่ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา นี้นำไปสู่การพัฒนาของจำนวนมากของวิธีการและกระบวนการในการจัดทำของพวกเขาซึ่งรวมถึงไฟฟ้าสถิต, แกะสลักแยก microphase ฉีดพ่นสังเคราะห์ solegel และเทคนิคอื่น ๆ อีกมากมาย [16,20] แต่น่าเสียดายที่ส่วนใหญ่ของเทคนิคเหล่านี้เป็นสารตั้งต้นที่เฉพาะเจาะจงและมักจะเกี่ยวข้องกับธรรมกระบวนการที่น่าเบื่อ ในการศึกษานี้เป็นวิธีที่ง่ายซึ่งจะขึ้นอยู่กับต่อเนื่องปั่นเคลือบชอบน้ำ fumed กระจายซิลิกาในตัวทำละลายอินทรีย์บนซิลิโคนยูเรีย(TPSC) ลิเมอร์หรือโพลี (อีพ๊อกซี่) (PMMA) พื้นผิวของฟิล์มได้รับการอธิบายไว้สำหรับการเตรียมความพร้อมของพื้นผิวโพลีเมอ superhydrophobic. การศึกษา SEM ได้แสดงให้เห็นการก่อตัวของภูมิลักษณะพื้นผิวที่มีคุณสมบัติที่ไมโครนาโนลำดับชั้นทั้งTPSC และตัวอย่างPMMA ซึ่งเป็นรายงานที่มีความสำคัญในการได้รับพฤติกรรมsuperhydrophobic [16,49,57,58] พื้นผิวที่ขรุขระเฉลี่ยค่าได้รับการแสดงที่จะเพิ่มขึ้นจากประมาณ 10 นาโนเมตรสำหรับฟิล์มฐานเคลือบผิวจะสูงกว่า300 นาโนเมตรเป็นหน้าที่ของจำนวนชั้นซิลิกานำไปใช้โดยใช้อินเตอร์เฟอแสงสีขาวและแรงอะตอมวัดกล้องจุลทรรศน์ TPSC PMMA และพื้นผิวที่แสดงพฤติกรรมsuperhydrophobic ด้วยน้ำคงมุมติดต่อดีกว่า150? และสัมผัสกับค่า hysteresis มุมต่ำกว่า10? เมื่อค่าความหยาบผิวเฉลี่ยถึงรอบ125e150 นาโนเมตร

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

อิทธิพลของค่าความหยาบผิวในรูปของพื้นผิวที่ผ่านการเคลือบด้วยพอลิเมอร์หมุนซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกซิลิกา fumed
)


สร้างซูเปอร์ไฮโดรโฟบิก โพลีเมอร์ พื้นผิว คือผ่านต่อเนื่องหมุนเคลือบซิลิกา fumed
) กระจายตัวในตัวทำละลายอินทรีย์บนพอลิเมอร์ฟิล์ม สองเม็ดที่แตกต่างกันมี
ส่วนซิลิโคนโพลีเมอร์ ( ยูเรีย ) tpsc ) และน้ำพอลิเมทิลเมทาคริเลต ( PMMA )
) ถูกใช้เป็นรูปแบบท อิทธิพลของชนิดและความเข้มข้นของพอลิเมอร์โครงสร้าง
ซิลิกาและหมายเลขของซิลิกาเลเยอร์ใช้กับภูมิประเทศ , ความหยาบผิวเฉลี่ยและ wetting พฤติกรรม
ของพื้นผิวตัวอย่างพอลิเมอร์ที่ได้มีลักษณะพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
อินเตอร์เฟอโรเมทรี , แสงสีขาว , กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอมและก้าวถอยห่าง และการวัดมุมสัมผัสของน้ำ

มันเป็นไปได้เพื่อให้ได้พื้นผิวที่ซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกแสดงลำดับชั้น
ไมโคร / นาโน มีทั้ง tpsc และ PMMA . ความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างจํานวน
)ชั้นใช้ซิลิกาและความหยาบผิวเฉลี่ยได้ มันแสดงให้เห็นว่าโดยเฉลี่ยค่าความหยาบผิว
125e150 nmwas ที่จําเป็นสําหรับการก่อตัวของพื้นผิวซูเปอร์ไฮโดรโฟบิก ทั้ง
และสำหรับ tpsc PMMA . โครงสร้างทางเคมีและลักษณะของวัสดุพอลิเมอร์ดูจะมีบทบาท
บนภูมิประเทศและความหยาบเฉลี่ยของซิลิกาเคลือบพื้นผิวรูปแบบซูเปอร์ไฮโดรโฟบิก
พื้นผิวแสดงสถิตและก้าวหน้าน้ำติดต่อมุมสูงกว่า 150
และค่อนข้างเล็กติดต่อ
มุมแบบ การเตรียมและศึกษาสมบัติของพอลิเมอร์





ซูเปอร์ไฮโดรโฟบิก
พื้นผิวได้รับความสนใจอย่างกว้างขวางในช่วง 15
ปี นี้นำไปสู่การพัฒนาจำนวนมากของวิธีการ
และกระบวนการเพื่อเตรียมเส้นใย , ซึ่งรวมถึง ,
ภาพ , การแยก , microphase พ่น solegel การสังเคราะห์
และเทคนิค [ อื่นๆ 16,20 ] แต่น่าเสียดายที่ส่วนใหญ่ของเทคนิคเหล่านี้มีพื้นผิวที่เฉพาะเจาะจงและ

มักจะเกี่ยวข้องกับค่อนข้างกระบวนการที่น่าเบื่อ ในการศึกษานี้วิธีที่ง่าย ซึ่งขึ้นอยู่กับ
เคลือบหมุนต่อเนื่องของไฮโดรโฟบิกซิลิกา fumed
กระจายในเป็นตัวทำละลายอินทรีย์บนซิลิโคน ยูเรีย ( tpsc ) หรือพอลิเมทิลเมทาคริเลต ( PMMA ) พื้นผิวฟิล์มได้รับ
อธิบายการเตรียมซูเปอร์ไฮโดรโฟบิก โพลีเมอร์ พื้นผิว
SEM ศึกษาแสดงการก่อตัวของพื้นผิวภูมิประเทศ
ด้วยคุณสมบัติแบบไมโครนาโน ทั้ง tpsc
ตัวอย่างและ PMMA ซึ่งรายงานจะวิกฤต ในการขอรับ
[ 16,49,57 ซูเปอร์ไฮโดรโฟบิกพฤติกรรม ,